JP5812269B2 - 相関表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、同一時間軸上でレベル変化する第１データ，第２データ，第３データ間の相関を集約して表示する相関表示装置に関するものである。

図５は、従来手法によるプロセスデータの表示装置の構成例を示す機能ブロック図である。機器１０で発生するプロセスデータは、データ収集装置２０で収集され、表示制御装置３０を介して操作監視装置等が備える表示装置４０に表示される。

図６は、従来の表示手法によるプロセスデータのトレンド表示画面である。図６（Ａ）は、グラフ表示部における２個のプロセスデータＰＶ１およびＰＶ２の状態量の所定時間前から現在時間までのトレンドを表示している。図６（Ｂ）は、タグ表示部における現在のプロセスデータＰＶ１およびＰＶ２の状態量をディジタル表示している。

従来の表示手法によるプロセスデータの表示手法では、横軸を時刻とし、縦軸方向に複数の測定値をポイントすることにより、時間に対する各測定値のトレンド（傾向）を把握する表示が一般的である。

特開２００５−３０９９３７号公報

従来の表示装置では次のような問題がある。
（１）従来の表示手法では、複数の測定点の同時表示が可能ではあるが、複数データは夫々縦レベルが独立して動くため、複数データ間の相関関係が見出し難い。
（２）時系列での表記となるため、時間的に周期的な要素のあるデータについて周期間の変動が見出し難い。
（３）プロセス制御においては、配管などのロスと遅延を伴う機器に対し、周期性を持つ信号（流量など）が加わった場合、その入出力間の特に遅延（位相差）の検出は容易ではない。信号が周期性を持つ場合、単に差分を取っただけでは変化点が見出しにくい。従来手法のトレンド表示では、その視認と所定の閾値を超えたときのアラーム生成が困難である。

本発明の目的は、時間に対して周期的な複数データ間の相関およびその変化（トレンド）の一覧視認を容易にした相関表示装置を提供することにある。

このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）同一時間軸上でレベル変化する第１データ，第２データ，第３データ間の相関を集約して表示する相関表示装置において、
仮想的な球の中心を原点とするｘ軸，ｙ軸，ｚ軸の３次元球座標系の前記原点より前記球の球表面までの一定距離の動径に前記第１データを対応させ、前記第２データを前記動径の前記ｘ軸またはｙ軸に対する偏角に対応させると共に、前記第３データを前記動径の前記ｚ軸に対する偏角に対応させて表示することを特徴とする相関表示装置。

（２）前記動径の前記球表面上での点の大きさを、前記第１データのレベルに対応させて表示することを特徴とする（１）に記載の相関表示装置。

（３）前記点の色を、前記第１データのステータス情報に対応させて変更させることを特徴とする（２）に記載の相関表示装置。

（４）前記点の履歴データを常に所定個数表示することを特徴とする（２）または（３）に記載の相関表示装置。

（５）前記３次元球座標系を回転操作し、任意の方向からのデータ変化を観察可能としたことを特徴とする（２）乃至（４）のいずれかに記載の相関表示装置。

（６）前記３次元球座標系の複数個を表示し、イベントの生じた座標系を拡大表示させることを特徴とする（２）乃至（５）のいずれかに記載の相関表示装置。

本発明によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）プロセスデータの変化を球表面上への軌跡で表示させることにより、周期性を有するデータ間の相関のトレンドを一覧視認し易くなる。

例えば、偏角に割り当てた２つのデータが一定の相関を保ち続ければ、球表面上では同一の軌跡を通る。軌跡から外れた場合は、それらデータ間のバランスが変化していることが一瞥して視認することができる。

（２）プロセス制御においては、一日内における気温変化、季節変化、オペレータの交代シフトなど、周期性のある要素が多く、それらについて周期毎の差が判別しやすくなる。

（３）球面上の点の大きさを変えることにより、該当瞬時における数値を割り付けることができる。

（４）球面上の点の表示色を、データのステータスによって変化させることにより状態を一瞥することができる（例えば、青：Good、赤：NG）。

（５）球面上に軌跡を残す場合は、そのステータスが変化した部分のみ、軌跡の色を部分的に変え、変化箇所を分かりやすくすることも可能である。

（６）プロセス制御においては、プロセス制御においては、配管などのロスと遅延を伴う機器に対し、周期性を持つ信号（流量など）が加わった場合、その入出力間の特に遅延（位相差）のデータ間の周期変動の監視が有効である。従来手法のトレンド表示では、その視認と所定の閾値を超えたときのアラーム生成が困難であるが、本発明の手法により視認性の向上とアラーム生成が容易となる。

本発明を適用した相関表示装置の一実施例を示す斜視図である。 本発明による相関表示装置の構成を示す機能ブロック図である。 本発明装置による相関表示形態の一例を示す波形図である。 本発明装置による相関表示形態の他の例を示す波形図である。 従来手法によるプロセスデータの表示装置の構成例を示す機能ブロック図である。 従来手法によるプロセスデータのトレンド表示画面である。

以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明を適用した相関表示装置の一実施例を示す斜視図である。

本発明の構成上の特徴は、同一時間軸上でレベル変化する第１データ，第２データ，第３データ間の相関を集約して表示するために、仮想的な球１の中心Ｏを原点とするｘ軸，ｙ軸，ｚ軸の３次元球座標系を定義する。

原点Ｏより球１の球表面１ａまでの一定距離ｒの動径２に、第１データを対応させる。更に、前記第２データを動径２のｘ軸またはｙ軸に対する偏角θに対応させる。更に、第３データを動径２のｚ軸に対する偏角Φに対応させて表示する。

動径２の球表面１ａ上での点３の大きさを、第１データのレベルに対応させて表示してレベルを視覚的に認識可能とすると共に、この点の色を第１データのステータス情報に対応させて変更させることにより、第１データの異常監視等を容易にする。

本発明の球座標系は３軸の３次元座標系であるが、動径２の長さは球１の半径ｒで一定のため、実質的には２元表示となる。動径２の球表面１ａでの点３の大きさ並びに点３の色により、データを一画面上（1つのグラフ中で）で４元表示させることが可能である。

これにより、図６に示した従来手法における２次元のトレンドグラフ表示に比べてプロセスデータ間の相関を集約し、かつ、イメージ的に理解しやすく表示できるという効果がある。

本発明の３次元座標系においては、各データが時間に対して安定であれば、球表面１ａ上の１点で動かないことになる。球座標系では、通常２データしか扱えないが、球表面での点の大きさをパラメータとすることにより、同時に３データを表示することができる。

さらに、その点の色を変えることにより（例えば、赤、黄、青など）、その値の持つステータスを表示させることも可能である。プロセス制御システムにおいては、被制御対象の工程周期や、作業者の交替勤務（シフト）などにデータが時間に対し周期的に変化する場合も多い。

この際、周期を持つ変数（第２データ，第３データ）を偏角に割り付けることにより、時間に対する周期毎の差分が見出しやすくなる。偏角へのデータ割付方法としては、
（１）データの想定される最小値〜最大値を、−π/2〜π/2に割り付ける。
（２）測定器の最小値〜最大値を、−π/2〜π/2に割り付ける。
（３）データの許容範囲を、−π/2〜π/2に割り付ける。
等が考えられる。

図２は、本発明による相関表示装置の構成を示す機能ブロック図である。図５に示した従来構成との差は、データ収集装置２０と表示制御装置３０の間に、球座標表示変換装置１００と、球表面１ａでの点の大きさおよび色を表示させるための図形処理装置２００とを挿入した構成にある。

図３は、本発明装置による相関表示形態の一例を示す波形図である。図４は、本発明装置による相関表示形態の他の例を示す波形図である。図３（Ａ）および図４（Ａ）は、３個のデータａ，ｂ，ｃの変化を従来手法でトレンド表示した画面を示す。

図３（Ａ）および図４（Ａ）に示す３個のデータａ，ｂ，ｃの時間軸上の波形は、この２次元のトレンド表示では両者の差が視覚的には分からない。実際には、図３（Ａ）のデータｂ，ｃ間には周期的な位相ズレはないが、図４（Ａ）のデータｂ，ｃ間には周期的な位相ズレがわずかにあるものとする。

図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の３個のデータａ，ｂ，ｃを本発明の手法により表示させた波形図であり、偏角θおよびΦが割り付けられたデータｂ，ｃ間には周期的な位相ズレがないので、各周期の波形の軌跡は重なって、球表面上でシンプルな円の軌跡で表示される。

図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の３個のデータａ，ｂ，ｃを本発明の手法により表示させた波形図であり、偏角θおよびΦが割り付けられたデータｂ，ｃ間には周期的な位相ズレがわずかに存在するので、各周期の波形の軌跡は球表面上でわずかにずれた円の軌跡で表示され、軌跡が異なることが一見して判別できる。軌跡の表示は、点３の履歴データを常に所定個数表示することで実現することができる。

本発明の３次元球座標系は、座標系の処理で回転操作することにより、任意の方向からのデータ変化を観察することが可能である。更に、表示装置の画面上に３次元球座標系を複数個を表示し、イベントの生じた座標系を拡大表示させることにより、イベントの発生を確認し易くすることができる。

以上説明した実施例では、プロセスデータの相関表示の例を示したが、周期変動が問題となる一般的なデータに対して適用することにより、トレンド表示では容易に視認できない位相ずれの視認性向上に貢献することが可能である。

１ 仮想球体
２ 動径
３ 球表面上の点
１０ 機器
２０ データ収集装置
３０ 表示制御装置
４０ 表示装置
１００ 球座標系表示変換装置
２００ 図形処理装置

Claims (6)

1. 同一時間軸上でレベル変化する第１データ，第２データ，第３データ間の相関を集約して表示する相関表示装置において、
   仮想的な球の中心を原点とするｘ軸，ｙ軸，ｚ軸の３次元球座標系の前記原点より前記球の球表面までの一定距離の動径に前記第１データを対応させ、前記第２データを前記動径の前記ｘ軸またはｙ軸に対する偏角に対応させると共に、前記第３データを前記動径の前記ｚ軸に対する偏角に対応させて表示することを特徴とする相関表示装置。
2. 前記動径の前記球表面上での点の大きさを、前記第１データのレベルに対応させて表示することを特徴とする請求項１に記載の相関表示装置。
3. 前記点の色を、前記第１データのステータス情報に対応させて変更させることを特徴とする請求項２に記載の相関表示装置。
4. 前記点の履歴データを常に所定個数表示することを特徴とする請求項２または３に記載の相関表示装置。
5. 前記３次元球座標系を回転操作し、任意の方向からのデータ変化を観察可能としたことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の相関表示装置。
6. 前記３次元球座標系の複数個を表示し、イベントの生じた座標系を拡大表示させることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の相関表示装置。